煤矿泵送矸石膏体充填开采技术研究
浅析煤矿膏体充填绿色开采技术

浅析煤矿膏体充填绿色开采技术【摘要】煤矿膏体充填技术是一种新型的绿色环保技术,能实现煤矿的高产高效和环境保护。
本文介绍了煤矿膏体充填的特点,重点阐述了膏体充填采煤的关键技术和膏体充填采煤技术应用前景,对于煤矿的开采技术来说有一定的参考价值。
【关键词】膏体充填煤矿绿色开采煤矿膏体充填,就是指把煤矿周围的矸石、粉煤灰、工业产生的炉渣、城市排出的固体垃圾及胶结料等固体废物通过地面加工制作成“无临界流速、不需要脱水”的膏状浆体,在重力或泵压的作用下对工作面支架后方的采空区进行充填而形成必要的人工支撑体系,把采煤引起的地表移动控制在建筑物允许的范围内,实现不迁村采煤的方法。
煤矿膏体充填料浆是一种利用矸石、粉煤灰等固体废物制作的,适合管道输送的、低成本的、特殊“混凝土”或特殊“砂浆”。
在煤矿企业中应用膏体充填技术,可以实现煤矿的低碳运行及绿色开采。
而且,固体废物膏体充填开采把矸石等固体废物的利用,与控制采煤工作面顶底板岩层破坏,减少开采沉陷,保护地面建构物有效的结合起来,具有提高资源采出率、增强矿井安全保障度、保护矿区生态环境的鲜明特性的绿色开采核心技术,也是我国煤炭工业科技发展的主要方向。
1 煤矿膏体充填的特点膏体充填最早是1979年在德国格伦德金属矿发展起来的;国内金川有色金属公司1989年开始试验膏体充填;膏体充填已经在世界金属矿山开采和尾矿处理等方面得以比较广泛的应用,一年一度的世界膏体充填研讨会已经召开13次。
国内外金属矿山膏体充填技术研究成果,对我国煤矿发展膏体充填有重要参考借鉴价值,但是,以解放“三下一上”压煤为主要目的的煤矿膏体充填与金属矿山膏体充填有重要的区别。
与金属矿山膏体充填比较,解放“三下一上”压煤的煤矿膏体充填开采主要特点是:(1)充填的主要目的是减沉。
(2)充填与采煤同在一个工作面,充填体构筑方法不同于金属矿山,煤矿需要发展专门膏体充填隔离支架。
(3)充填材料强度性能要求不同,煤矿充填以后数小时后就要求充填体承载,否则,影响采煤面产量。
我国煤矿充填开采技术及绿色开采技术研究

环球市场/施工技术-178-我国煤矿充填开采技术及绿色开采技术研究袁志刚山西高平科兴新庄煤业有限公司摘要:随着煤炭开采技术水平的提高,为了解放“三下”压煤,煤矿“三下”开采技术得到了极大发展。
我国煤矿“三下”传统开采技术有离层注浆、条带式开采,其中离层注浆不能有效控制地表下沉,成本高,效率低;条带式开采,资源回收率低,一般不超过50%,资源浪费严重。
充填开采不仅能有效控制地表下沉,而且资源回收率可达90%以上。
充填开采目前有超高水材料充填、膏体充填、固体物充填三种技术。
本文主要对充填技术以及绿色开采技术进行简要阐述。
关键词:煤矿工程;充填开采;绿色技术随着煤炭资源的利用越来越广泛,煤矿开采对周围环境的破坏逐渐显现出来。
从实况来看,破坏主要表现在以下几个方面:①对土地资源大量的破坏与占用;②破坏与污染周围水资源;③污染大气环境。
因此煤炭开采必须要朝着高利用、低开采以及低排放方向发展。
在这种环境下,探究煤矿的绿色开采技术及其应用具有重要的现实意义。
1 煤矿充填开采技术1.1 超高水材料充填技术充填工艺采用水力泵送、挂包充填。
包括充填泵站与充填点两部分,该充填工艺系统相对简单,初期与总体投入均较低。
由于充填材料具有流动性,对于仰斜开采,只需要管路、搅拌与泵送等设备就可以形成完整的充填系统;而对于水平开采和俯斜开采,还需用充填袋,效率相对较低,月产一般在5000~10000t,目前在综采机械化充填方面还没有取得突破。
1.2 膏体充填采煤技术固体废物膏体充填是煤矿绿色开采技术的重要组成部分,它是一种将煤矸石、粉煤灰、劣质土等固体废物制作成无临界流速、不需脱水的膏状浆体,通过泵压或重力作用,经过管道输送到回采工作面,适时充填采空区的绿色开采技术。
膏体充填分胶结膏体充填、非胶结膏体充填。
该充填技术具有高采出率、环保、高安全性等优点,管道运输,材料选择广泛,目前已在多个矿井应用,在炮采工作面应用较多,综采膏体充填技术正在研究。
煤矿井下矸石充填技术研究及应用

该采 煤法 是将 岩巷 和半煤岩 巷掘进矸石用矿车运至井下矸石车 场,经翻 车机卸载,而后经装 载破碎机 破碎 ,进入矸 石仓 。通过矸 石仓 ,破碎 后的矸石经胶 带或刮板输送 机运 入上下山,而 后由胶 带 或刮板输送 机转 载进入采 煤工作面回风 平巷 ,再由工作面采 空区可 伸缩胶 带输 送机 运至抛矸 胶带输送机尾 部, 由抛矸胶带输送机 向采 空区抛矸 充填 ,并在邻近充填巷进行注浆强化。
Co a l Mi n i n g Te c h n ol o g y
煤矿井下矸石充填技术研究及应用
边 杰
( 同煤 集团大 斗沟煤业公司 ,山西 大 同 0 3 7 0 2 6)
【 摘
要】 煤炭 生产 必然带有 大量矸石的排放 ,矸石原始处理
工 而 成 。该 采 煤 法 的充 填 工 艺 为 :从 地 面 至 采 区总 回 风 巷 打 充 填 钻
【 关键词 】 煤矿 ; 矸石 ;充填技术
1 概 述
1 . 1 煤 矸 石 的 释 义
目前我国所用充填采煤法按充填动力可分为 自溜充填、风力充 填 、水力充填和机械充 填。 本文重点针对综合机械化矸石充填充满率提高措施进行介绍:
矸 石 充填 法 充 满 率 严 重 影 响 着 地 表 岩 层 移 动 变 形 , 不 同的 充 满
2 . 2 刮 板 输 送 机 卸矸 充 填 该 采 煤 法 的 充 填 装 备 由后 端 带 悬 梁 的 自移 式 液 压 支 架 和 充 填 刮 板 输 送 机 组 成 。 充 填 工 艺 如 下 : 矸 石 矿 车 由 电机 车 牵 引 至 采 区 矸 石
矸石充填压缩率 的大小与采空区上覆岩层压力及矸石本身的性 质有关 。采空 区上覆岩层压力越大 ,矸石充填体 压缩率越大,反之 则越小 。矸石初始充填入采空 区时 ,并不能实现完全接顶,即充满
探讨膏体充填开采技术在煤矿采空区的应用

探讨膏体充填开采技术在煤矿采空区的应用摘要:在煤矿采空区开采的过程中,膏体填充技术发挥着重要的作用。
膏体充填开采技术是煤矿开采行业的重要技术形式,膏体充填开采技术有利于优化煤矿生产环境,避免塌陷、滑坡等安全事故,促进煤矿开采效率的提高。
煤矸石、粉煤灰等均是膏体充填开采工艺中的重要材料,诸如此类固体废弃物的应用价值得以充分发挥,避免资源浪费问题,与节能环保、经济高效的生产理念相契合。
本文首先分析膏体充填开采的必要性,其次探讨膏体充填开采技术在煤矿采空区的应用,煤基固废充填开采技术是实现煤炭资源绿色智能高效开采的重要代表性途径,以供参考。
关键词:煤矿开采;采空区;膏体充填开采;效果评价引言煤基固废充填开采技术是实现绿色低碳开采的重要代表性技术,在地表沉陷控制、生态环境保护、矿山固废处置与利用、绿色低碳减排等方面最优显著的技术优势。
煤基固废充填开采技术实现煤炭安全开采的同时从源头上解决了地表沉陷、地下水流失、瓦斯排放、土地占用损害等难题,同时也减少了运输、提升等工序,节能降碳效益十分显著。
煤基固废充填开采技术符合煤炭绿色智能开采和洁净高效低碳利用行业主要攻关方向及新发展理念要求,顺应“碳达峰、碳中和”战略,有利于促进煤炭开采高质量化、环境低损伤化、绿色低碳化发展。
1膏体充填开采的必要性(1)膏体充填既可以解决煤矿矸石污染环境问题,也可以节省矸石处理费用。
(3)可以提高煤炭资源采出率,防止煤炭资源的永久性浪费。
(4)村庄搬迁难度大,征地困难,膏体充填开采可以实现不搬迁开采,同时可以防止地表塌陷坑的出现,保护农田。
2膏体充填开采技术在煤矿采空区的应用2.1工艺流程分析在实际进行煤体开采时,通常情况下,包括了多项采煤环节。
比如针对现有的工作面,需要进行扩帮回采。
在此基础上,还需要开展联合支护工作,并在工作面之上,完成条带掘进,才能更好地发挥膏体充填开采技术的价值。
膏体充填开采技术工艺流程如下:首先,结合工作面实际情况,开展条带掘进施工,为提升掘进面的工作效率,需要采用综掘自动化掘进巷道,从而尽可能减轻施工人员劳动强度从中采掘更多煤炭资源,避免出现资源浪费问题。
薄煤层综采工作面泵送矸石"托管"充填技术应用

面泵 送 充 填 开 采 。
易垮落 。
粉 砂 岩 深灰 色 , 部 颜 色 变 浅, 上
老 顶 细 砂 岩 5~6 3 4 83 粒 度 变 粗 , 理 发 育 , . . 层 浅 部泥质含量大。
直接底 粉砂岩 3
2 6
毒穗j i ; 甜技
21年 期 02 第3
薄煤层 综 采 工 作 面泵送 矸石 “ 管" 托 充填 技 术 应 用
刘永禄 , 刘德 春 , 旭鹏 杨
( 山东新矿赵官能源有限责任公 司, 山东 齐河 摘 要 211) 5 13
泵送矸 石充填技术是 目前煤 矿实现绿色开采的关键技术 , 实现 了矸石 回填不升 井, 占地 , 不 避免环境污 染, 降低 运输费用 ,具有 良好
名 称
表 1 煤 层 顶 底 板情 况 表
岩性 f 厚度 ( 值 m) 特 征
灰 黑色 , 厚度 变 化大 , 深
直 接 顶 泥 岩 2 5~3 . . 2 O~5 1 步 变 厚 , 部 、 部 变 薄 , .5 浅 西
现了薄煤层安全 高产 高效开采 ; 针对矿井 地处 鲁西北 平原 , 地表平坦 , 村庄密集 , 开采后下沉系数大 , 地表建 筑物保护难度大等不利 因素 , 照 “ 全开采 、 按 安 科学开 采、 经济开采 、 绿色开采” 思路 , 在井下建设 了动筛煤矸
2 1 1 工 艺 流 程 . .
表I 。七层煤 采用 长壁工 作 面综合 机 械化 开采 , 工作
面配 置掩护式支架 , 采煤机循环截 深 0 6m, 落法处 . 垮
理采空 区, 工作面设 计长度 10— 1 不等 , 0 2 5m 日推进
煤矿矸石充填开采技术的研究与应用

煤矿矸石充填开采技术的研究与应用摘要:随矿井煤炭资源的开采及当下煤炭资源需求的放量上涨,矿井“三下”煤炭资源开采问题逐步显现。
矿井在生产过程中会排放大量的煤矸石,若采用传统的处理方式,堆积建造矸石山,会造成环境污染,侵蚀、侵占农田和占地成本高等问题。
采用矸石充填开采方式,极大地解决了矿井“三下”开采、矸石处理同环境、人文资源保护和成本管理的多方面问题,是“三下”煤炭工作面开采的理想途径。
本文主要就煤矿矸石充填开采技术的研究与应用进行了分析。
关键词:煤矿;矸石充填;开采引言在支持社会经济发展的同时,煤炭资源的持续大规模开采造成了许多问题,例如矿区的生态破坏和资源的加速枯竭。
煤矿产生大量的固体废弃物(煤矸石),一般的处理方法是将煤矸石排放并堆积在煤矸石堆场的表面。
煤矸石堆不仅占用土地资源,而且污染空气和地下水。
高强度的煤炭开采往往会引发一系列的地质环境灾害。
矸石充填开采技术不仅可以减缓一定程度的地面塌陷问题,还能够有效处理煤矸石废弃物,提高矿井的资源回收利用率。
研究人员也对矸石充填开采课题开展了研究工作。
1煤矿矸石充填开采技术的应用矸石充填开采技术是指在煤炭开采的过程中,同时,在地面或井下将矸石作为填充材料充填到采空区,进而实现控制岩层运动和地表沉陷的目的,为煤炭开采工作的安全平稳进行提供可靠保障。
智能化采煤工作面采煤机记忆自动割煤,支架跟机自动移架支护,集中泵站实现自动配比和变频智能控制,集控中心可以实现设备分机自动控制、集成自动化控制;并配备矸石充填技术装备。
1.1矸石充填技术装备矸石充填工作面需要配备的主要装备有固体充填液压支架、多孔底卸充填刮板输送机、自移式矸石转载机等。
矸石充填液压支架是综合机械化充填开采工作面核心装备,它与采煤机、刮板输送机、充填刮板输送机、推实机配套使用,起着管理顶板隔离围岩、维护作业空间的作用,与刮板输送机配套能自行前移,推进采煤工作面连续作业。
同时它应有独立的推实机构,在矸石充填入采空区后通过此设备进行推压推实,使充填矸石在推压接顶的基础上达到一定的密实度,实现控制岩层与地表变形的目的。
煤矸石似膏体充填开采技术研究

t
15 m 6个 开采 水 平 。 00 共
^ 。
行
;母 脏 }
e , e 学 府 摩
程 治 理 设计 要 求
探 、钻 探 等 多 种 手 段综 合 确 定 。 2 建 于 老 采 空 区 上 的 较 重 要 建 筑 物 ,地 基 处 理 时 不 仅 ) 应 对 采 空 区 空 洞 进 行 充 填 ,更 重 要 的 是 对 临 界 深 度 内 岩 层 裂 隙 的充 填 。 否 则 ,难 以 取 得 较 为 理 想 的 治 理 效 果 。 3 由 于小 窑 采 空 区 分 布 的无 规 律 性 ,加 同 治 理 此 类 采 ) 空 区 时 ,应 根 据 工 程 实 际 及 时 调 整 施 工 参 数 和 施 工 方 法 。 4 注浆 施 工应 遵 循 南外 至 里 的原 则 ,力 求 形 成 封 闭帷 ) 幕 ,同 时 阶段 性 控 制 注 浆 量 及 注 浆 压 力 ,施 工 中一 旦 出现 压 力 突 降 ,必 须 立 即 停 止 施 工 ,查 找 原 因 , 以 防 帷 幕 决 堤
中 图分类 号 :T 8 3 7 D 2 . 文献标 识 码 :B 文章编 号 :17 一 9 9 2 1 )3 )2  ̄3 6 l 0 5 f0 0 0 4 9 0
幅 降 低 了矿 山胶 结 充 填 成 本 ,提 高 了 矿 山 经 济 、社 会 和 环 境效 益 。
利 H允 填采煤技 术处 置井 下煤 矸石 ,既 町减 少煤 矿 同 j 体废弃物排 放 ,又 町 以减 轻 开采沉 陷危 害 ,提 高矿井 资 源
而 影 响注 浆 效 果 。 参考文献 :
[ ] 山 西 省 交通 厅 ,中 交通 力 公 路 勘 察 设计 工 程 公 司. 高 速 公 路 1 采空区( 空洞 ) 察 设 计 与施 工 治 理 手 册 [ .北 京 :人 民 勘 M]
花山煤矿采空区煤矸石充填技术研究

采煤工作面采面较深,矸石升井运输占用时间长,严重制约 着煤炭提升效率;
地面排矸路线长,每月汽车转运费用达20余万元,成本高, 并呈逐年增加趋势; 预留煤柱采煤,工作面煤炭采出率低。 花山煤矿贯彻“十八大”精神,积极响应国家政策,采 用煤矸石井下充填采空区技术进行煤矿绿色开采,建设绿色 生态矿区。
120
3.96 100 60 60 Φ168×8 DN150
总体方案
充填系统工艺流程
1t磕车机 水泥 粉煤灰
<300mm
1t矿车
煤矸石
矸石收料斗 振动给料机
接料斗
接料斗 B1000皮带机 除铁器
螺旋输送机
螺旋送机
破碎机
<15mm
B650皮带机
搅拌机
水泵
水
充填泵
充填管道
充填采空区
总体方案
充填站布置方案总图
本方案矸石收料斗利用+1218m石门和+1138m石门高度差制作,其中仓顶处设 置筛网,仓底布置钢结构锥斗连通振动给料机。
总体方案
充填材料的选择与配比
胶结材料 86kg 充填材料 及配比 煤矸石 1100kg 粉煤灰 34kg 水 306kg 胶结材料为水泥 煤矸石采用该矿的原料煤矸石,包括井下 矸石与井上矸石
煤矿电厂产粉煤灰
矿井水
上述配比为每立方米 充填体原材料用量 浓度约80%
备注:具体配比结合 矿实际情况及原材料 进行试验调整。 成品矸石粒 径<15mm
总体方案
充填工作方式
来矸即充:矸石来料后即可进行充填。
矸石来料时间统一,集中充填。即: 井下建立矸石储料仓,每天集中时间 段进行矸石充填作业。此方式劳动强 度低、生产效率高、设备利用率高、 寿命长,更能保证安全生产、经济生 产。
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1 / 3~1 / 4 .4 )适 应 范 围广 。在 经 济 范 围 内 , 强 度 调 节 范 围大 , 通常 水 泥 ( 胶结 料 ) 用量 8 0~ 2 5 0 k g / m 可 以配制 出抗 压强 度 1~ 5 M P a较大 变化 范 围的不 同膏 体, 满 足各 种条 件 充 填 的需 要 。5 )采 出率 高 。 由 于 膏 体充 填 开 采 底 板 采 动 破 坏 深 度 小 、 地 表 开 采 沉 陷 小, 在 各种 条件 下 可 以最 大 限度 解 放 资 源 , 保 证 高采
代 卫 ,
( 1 . 郑 州神 火生达矿业有 限公 司, 河南 郑 州 4 5 0 0 0 0; 2 . 河南理 工大学 能源学院 , 河南 焦作 4 5 4 1 5 0 )
摘
要
某矿 面 临严 重 的承 压水 开采 问题 和 建筑 物下 压煤 开采 问题 。针 对该 矿 下组 3层煤 受 高
承 压底板 水威胁 的 具体 条件 , 采取 以膏体 充填 为 主 的综合 技 术 措施 , 分 析 了膏体 充 填 的优 势 , 并 针 对 该矿 具 体 奈件对 材料 配置进 行 了实验 , 确 定 了矸 石 粉煤 灰 膏体 的材 料 来源 , 实施 采充 平行 式 高档 普 采 膏体 充 填采 煤 方法后 , 预 计 可 多采 出煤炭 资 源 3 0 0 0多 万 t , 可 以延 长矿 井服 务 年 限 2 5年 以上 。
( E—ma i l ) c c o n r
山 西 焦 煤 科 技
2 0 1 5年第 4期
1 2 7 8 2 . 7 7 Y t ( 气煤 8 2 9 8 . 9万 t 、 肥煤 4 4 5 8 . 9万 t 、 天
然焦 2 4 . 9万 t ) . 其中, 受水 威 胁资 源 9 8 3 7 . 1万 t ( 占
少。膏体充填所用胶结料为普通水泥或专为膏体充
填 开发 的胶 结料 , 价格较低 , 一 般 只有 超 高 水 材料 的
1 工程 概 况
料加工制作成 “ 无临界流速、 不需脱水” 的膏状浆体 ,
在泵 压 或重 力作 用下 , 通 过管 道输 送到 井下 采煤 工作
面 采空 区 , 形 成 支撑 控制 采空 区上 覆岩 层结 构 的采煤
方法 。
膏体充填开采需要利用大量的固体废物 , 具有比
较 显著 的优 势 , 主要表现在 : 1 )不 泌 水 , 一 次 充 填 就 能保 证 接顶 。2 )压 缩率 低 , 减沉 效 果好 。3 )成 本较
低 。相 同强 度 条 件 下 , 浓度 高, 水泥( 胶 结 料) 用 量
矿 井井 田最 大 走 向长 度 5 . 6 k m, 平 均 走 向长 度 4 . 2 5 k m, 最 大倾 斜 宽 度 4 . 8 k m, 平 均倾 斜 宽度 3 . 6 7 k m, 井 田面积 1 5 . 5 3 1 3 k m .矿 井 保 有 资 源 储 量
出率 。
充填开采是安全 、 高采 出率开采建 筑物等 “ 三下
收稿 日期 : 2 0 1 5—0 2—2 8 作者 简介 : 代 卫( 1 9 8 3 一) , 男, 河南商丘人 , 2 0 1 2级河南理工大学在职研究生 , 助理工程师 , 主要从 事煤矿开采生产技术 和安全 管理工作
关键词 承压 水 ; 建 筑物 ; 膏体 充填 ; 材料 配置 中图分 类 号 : T D 8 2 3 . 7 文献 标识 码 : B 文章 编 号 : 1 6 7 2— 0 6 5 2 ( 2 0 1 5 ) 0 4— 0 0 3 1 —0 3
某矿保有资源储量 1 . 2 7 8亿 t , 其 中受承压水威
总保 有 资源储 量 的 7 7% ) , 矿井 主采 煤层 8煤层 保 有 资源储 量 2 5 7 5 . 6万 t , 该 煤层 属 于 全部 可 采 煤 层 , 分 布于 一3 2~一9 0 0 m, 煤厚 0 . 7 3~2 . 9 8 m, 平均 1 . 9 0
m, 煤层结构较简单 , 煤 层 上部 含 1层 深 褐 色碳 质 细 砂 岩 夹石 , 厚度为 0 . 2— 0 . 6 6 m. 2 膏体 充填 优 势性 分 析
应用 。膏体 充填 采煤 法是 指把 矸石 、 粉煤 灰 等 固体 材
下组 3 层煤受高承压底板水威胁的具体条件 , 采取 以
膏 体 充填 为 主的综 合技 术 措施 , 在 可靠保 证 开采 安全
的前 提下 , 可 以最 大 限 度 地 采 出煤 炭 资源 , 延 长 矿井 服 务 年 限。
胁 的资 源 储 量 9 8 3 7 . 1万 t ( 占 总保 有 资 源 储 量 的 7 7 %) , 建筑 物压 煤 6 8 0 . 6万 t , 正 常 块段 煤 炭 资源 量
只有 7 5 7 . 6万 t 。可见 , 该 矿 煤 炭 资 源 面 临严 重 的承 压水 开 采 问题 和 建 筑 物下 压 煤 开 采 问题 。 针对 该 矿
一
上” 压煤 的最 有 效 技术 途 径 , 已经 有上 百年 发 展 历
史 。进入 2 1 世 纪 以后 , 在 我 国东 中部地 区“ 三下 ” 压 煤开 采 中 , 充 填 采煤技 术 得到 了发 展 , 近年来 , 逐 渐发
展起 来 的膏体 充 填开 采新 技术 , 在 多个煤 矿 获得成 功
第 4期
2 0 1 5年 4月
・
山 西 焦 煤 科 技
S h a n x i C o k i n g C o a l S c i e n c e& T e c h n o l o g y
No . 4
Ap r . 2 0 1 5
试 验研究 ・
煤矿泵送矸石膏体充填开采技术研究